一、并发编程两个关键问题
线程之间如何通信、同步。java并发采用的是共享内存模型
二、JMM内存模型的抽象结构
描述的是一组规则或规范,通过这组规范定义了程序中各个变量(包括实例字段,静态字段和构成数组对象的元素)的访问方式。
JMM决定一个线程对共享变量的写入何时对另一个线程可见。
JMM定义了线程和主内存之间的抽象关系:线程之间的共享变量存储在主内存(Main Memory)中,每个线程都有一个私有的本地内存(Local Memory),本地内存中存储了该线程读/写共享变量的副本。
如果线程A与线程B之间要通信的话,必须要经历下面2个步骤。
1)线程A把本地内存A中更新过的共享变量刷新到主内存中去。
2)线程B到主内存中去读取线程A之前已更新过的共享变量。
三、JMM内存模型三大特性
1、原子性
- AtomicInteger
- 使用 synchronized 互斥锁来保证操作的原子性
2、可见性:
- volatile,会强制将该变量自己和当时其他变量的状态都刷出缓存。
- synchronized,对一个变量执行 unlock 操作之前,必须把变量值同步回主内存。
- final,被 final 关键字修饰的字段在构造器中一旦初始化完成,并且没有发生 this 逃逸(其它线程通过 this 引用访问到初始化了一半的对象),那么其它线程就能看见 final 字段的值。
3、有序性
源代码 -> 编译器优化的重排 -> 指令并行的重排 -> 内存系统的重排 ->最终执行的命令
重排序过程不会影响到单线程程序的执行,却会影响到多线程并发执行的正确性
处理器在进行重排时必须考虑数据的依赖性,多线程环境线程交替执行,由于编译器优化重排的存在,两个线程中使用的变量能否保证一致性是无法确定的。
1)编译器优化的重排:
编译器在不改变单线程程序语义的前提下,可以重新安排语句的执行顺序。
2)指令并行的重排
如果不存在数据依赖性,处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序。
3)内存系统的重排
由于处理器使用缓存和读/写缓冲区,这使得加载和存储操作看上去可能是在乱序执行。
- volatile 关键字通过添加内存屏障(Memory Barriers)的方式来禁止特定类型的处理器重排序,即重排序时不能把后面的指令放到内存屏障之前。
- synchronized 保证每个时刻只有一个线程执行同步代码,相当于是让线程顺序执行同步代码。